時間:2012-06-07 15:49:19來源:xuliyuan
·Digital Video 數(shù)字視頻
數(shù)字視頻就是先用攝像機之類的視頻捕捉設(shè)備,將外界影像的顏色和亮度信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺儆涗浀絻Υ娼橘|(zhì)(如錄像帶)。播放時,視頻信號被轉(zhuǎn)變?yōu)閹畔ⅲ⒁悦棵爰s3 0幅的速度投影到顯示器上,使人類的眼睛認為它是連續(xù)不間斷地運動著的。電影播放的幀率大約是每秒24幀。如果用示波器(一種測試工具)來觀看,未投影的模擬電信號看起來就像腦電波的掃描圖像,由一些連續(xù)鋸齒狀的山峰和山谷組成。為了存儲視覺信息,模擬視頻信號的山峰和山谷必須通過數(shù)字/模擬(D /A)轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字的“0”或 “1”。這個轉(zhuǎn)變過程就是我們所說的視頻捕捉(或采集過程)。如果要在電視機上觀看數(shù)字視頻,則需要一個從數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換器將二進制信息解碼成模擬信號,才能進行播放。
·Codec 編碼解碼器
編碼解碼器主要作用是對視頻信號進行壓縮和解壓縮。計算機工業(yè)定義通過24位測量系統(tǒng)的真彩色,這就定義了近百萬種顏色,接近人類視覺的極限?,F(xiàn)在,最基本的V GA顯示器就有640*480像素。這意味著如果視頻需要以每秒30幀的速度播放,則每秒要傳輸高達27MB的信息,1GB容量的硬盤僅能存儲約37 秒的視頻信息。因而必須對信息進行壓縮處理。通過拋棄一些數(shù)字信息或容易被我們的眼睛和大腦忽略的圖像信息的方法,使視頻的信息量減小。這個對視頻壓縮解壓的軟件或硬件就是編碼解碼器。編碼解碼器的壓縮率從一般的2 :1-100:1不等,使處理大量的視頻數(shù)據(jù)成為可能。
·動靜態(tài)圖像壓縮
靜態(tài)圖像壓縮技術(shù)主要是對空間信息進行壓縮,而對動態(tài)圖像來說,除對空間信息進行壓縮外,還要對時間信息進行壓縮。目前已形成三種壓縮標準:
1.JPEG(Joint Photographic Experts Group)標準:
用于連續(xù)色凋、多級灰度、彩色/單色靜態(tài)圖像壓縮。具有較高壓縮比的圖形文件(一張1000KB的BMP文件壓縮成JPEG格式后可能只有2 0-30KB),在壓縮過程中的失真程度很小。目前使用范圍廣泛(特別是 Internet網(wǎng)頁中)。這種有損壓縮在犧牲較少細節(jié)的情況下用典型的4:1到10:1的壓縮比來存檔靜態(tài)圖像。動態(tài)JPEG(M-JPEG)可順序地對視頻的每一幀迸行壓縮,就像每一幀都是獨立的圖像一樣。動態(tài)J PEG能產(chǎn)生高質(zhì)量、全屏、全運動的視頻,但是,它需要依賴附加的硬件。
2.H.261標準:主要適用于視頻電話和視頻電視會議。
3.MPEG(Motion Picture Experts Group,全球影象/聲音/系統(tǒng)壓縮標準)標準:包括MPEG視頻、MPEG音頻和MPEG系統(tǒng)(視音頻同步)三個部分。 MPEG壓縮標準是針對運動圖像而設(shè)計的、基本方法是——在單位時間內(nèi)采集并保存第一幀信息,然后就只存儲其余幀相對第 一幀發(fā)生變化的部分,以達到壓縮的目的。 MPEG壓縮標準可實現(xiàn)幀之間的壓縮,其平均壓縮比可達50:1,壓縮率比較高,且又有統(tǒng)一的格式,兼容性好。
在多媒體數(shù)據(jù)壓縮標準中,較多采用MPEG系列標準,包括MPEG-1、2、4等。
MPEG-1用于傳輸1.5Mbps數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲媒體運動圖像及其伴音的編碼,經(jīng)過MPEG-1標準壓縮后,視頻數(shù)據(jù)壓縮率為1/100-1/2 00,音頻壓縮率為1/6.5。MPEG-1提供每秒30幀352*240分辨率的圖像,當使用合適的壓縮技術(shù)時,具有接近家用視頻制式(VHS)錄像帶的質(zhì)量。 MPEG-1允許超過70分鐘的高質(zhì)量的視頻和音頻存儲在一張CD-ROM盤上。VCD采用的就是MPEG-1的標準,該標準是一個面向家庭電視質(zhì)量級的視頻、音頻壓縮標準。
MPEG-2主要針對高清晰度電視(HDTV)的需要,傳輸速率為10Mbps,與MPEG-1兼容,適用于1.5-60Mbps甚至更高的編碼范圍。 MPEG-2有每秒30幀704*480的分辨率,是MPEG-1播放速度的四倍。它適用于高要求的廣播和娛樂應(yīng)用程序,如: DSS衛(wèi)星廣播和DVD,MPEG-2是家用視頻制式(VHS)錄像帶分辨率的兩倍。
MPEG-4標準是超低碼率運動圖像和語言的壓縮標準用于傳輸速率低于64Mbps的實時圖像傳輸,它不僅可覆蓋低頻帶,也向高頻帶發(fā)展。較之前兩個標準而言,M PEG一4為多媒體數(shù)據(jù)壓縮提供了—個更為廣闊的平臺。它更多定義的是一種格式、一種架構(gòu),而不是具體的算法。它可以將各種各樣的多媒體技術(shù)充分用進來,包括壓縮本身的一些工具、算法,也包括圖像合成、語音合成等技術(shù)。
·DAC
即數(shù)/模轉(zhuǎn)裝換器,一種將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的裝置。 DAC的位數(shù)越高,信號失真就越小。圖像也更清晰穩(wěn)定。
·AVI
AVI是將語音和影像同步組合在一起的文件格式。它對視頻文件采用了一種有損壓縮方式,但壓縮比較高,因此盡管面面質(zhì)量不是太好,但其應(yīng)用范圍仍然非常廣泛。A VI支持256色和RLE壓縮。AVI信息主要應(yīng)用在多媒體光盤上,用來保存電視、電影等各種影像信息。
·RGB
對一種顏色進行編碼的方法統(tǒng)稱為“顏色空間”或“色域”。用最簡單的話說,世界上任何一種顏色的“顏色空間”都可定義成一個固定的數(shù)字或變量。RGB(紅、綠、藍)只是眾多顏色空間的一種。采用這種編碼方法,每種顏色都可用三個變量來表示—紅色綠色以及藍色的強度。記錄及顯示彩色圖像時,R GB是最常見的一種方案。但是,它缺乏與早期黑白顯示系統(tǒng)的良好兼容性。因此,件多電子電器廠商普遍采用的做法是,將RGB轉(zhuǎn)換成YUV 顏色空同,以維持兼容,再根據(jù)需要換回RGB格式,以便在電腦顯示器上顯示彩色圖形。
·YUV
YUV(亦稱YCrCb)是被歐洲電視系統(tǒng)所采用的一種顏色編碼方法(屬于PAL)。YUV主要用于優(yōu)化彩色視頻信號的傳輸,使其向后兼容老式黑白電視。與R GB視頻信號傳輸相比,它最大的優(yōu)點在于只需占用極少的帶寬(RGB要求三個獨立的視頻信號同時傳輸)。其中“Y”表示明亮度(Lumina nce或Luma),也就是灰階值;而“U”和“V”表示的則是色度(Chrominance或Chroma),作用是描述影像色彩及飽和度,用于指定像素的顏色?!傲炼取笔峭ㄟ^R GB輸入信號來創(chuàng)建的,方法是將RGB信號的特定部分疊加到一起?!吧取眲t定義了顏色的兩個方面—色調(diào)與飽和度,分別用Cr和CB來表示。其中,C r反映了GB輸入信號紅色部分與RGB信號亮度值之間的差異。而CB反映的是RGB輸入信號藍色部分與RGB信號亮度值之同的差異。
·復(fù)合視頻和S-Video
NTSC和PAL彩色視頻信號是這樣構(gòu)成的--首先有一個基本的黑白視頻信號,然后在每個水平同步脈沖之后,加入一個顏色脈沖和一個亮度信號。因為彩色信號是由多種數(shù)據(jù)“疊加”起來的,故稱之為“復(fù)合視頻”。S -Video則是一種信號質(zhì)量更高的視頻接口,它取消了信號疊加的方法,可有效避免一些無謂的質(zhì)量損失。它的 功能是將RGB三原色和亮度進行分離處理。
·NTSC、PAL和SECAM
基帶視頻是一種簡單的模擬信號,由視頻模擬數(shù)據(jù)和視頻同步數(shù)據(jù)構(gòu)成,用于接收端正確地顯示圖像。信號的細節(jié)取決于應(yīng)用的視頻標準或者“制式”--NTSC(美國全國電視標準委員會,National Television Standards Committee)、PAL(逐行倒相,Phase Alternate Line)以及SECAM(順序傳送與存儲彩色電視系統(tǒng),法國采用的一種電視制式,SEquential Couleur Avec Memoire)。 在PC領(lǐng)域,由于使用的制式不同,存在不兼容的情況。就拿分辨率來說,有的制式每幀有625線(50Hz),有的則每幀只有525線(60 Hz)。后者是北美和日本采用的標準,統(tǒng)稱為NTSC。通常,一個視頻信號是由一個視頻源生成的,比如攝像機、VCR或者電視調(diào)諧器等。為傳輸圖像,視頻源首先要生成—個垂直同步信號(V SYNC)。這個信號會重設(shè)接收端設(shè)備(PC顯示器),保征新圖像從屏幕的頂部開始顯示。發(fā)出VSYNC信號之后,視頻源接著掃描圖像的第一行。完成后,視頻源又生成一個水平同步信號,重設(shè)接收端,以便從屏幕左側(cè)開始顯示下一行。并針對圖像的每一行,都要發(fā)出一條掃描線,以及一個水平同步脈沖信號。
另外,NTSC標準還規(guī)定視頻源每秒鐘需要發(fā)送30幅完整的圖像(幀)。假如不作其它處理,閃爍現(xiàn)象會非常嚴重。為解決這個問題,每幀又被均分為兩部分,每部分2 62.5行。一部分全是奇數(shù)行,另一部分則全是偶數(shù)行。顯示的時候,先掃描奇數(shù)行,再掃描偶數(shù)行,就可以有效地改善圖像顯示的穩(wěn)定性,減少閃爍。目前世界上彩色電視主要有三種制式,即N TSC、PAL和SECAM制式,三種制式目前尚無法統(tǒng)一。我國采用的是PAL-D制式。
·Ultrascale
Ultra6cale是Rockwell(洛克威爾)采用的一種掃描轉(zhuǎn)換技術(shù)??蓪Υ怪焙退椒较虻娘@示進行任意縮 放。在電視這樣的隔行掃描設(shè)備上顯示逐行視頻時,整個過程本身就己非常麻煩。而采用 UltraScale技木,甚至還能像在電腦顯示器上那祥,迸行類似的縱橫方向自由伸縮。
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